Расчёт здания АТС

Расчёт здания АТС

Расчёт здания АТС

1. Оценка конструктивной характеристики здания

Функциональное назначение - промышленное здание.

Конструктивное решение - каркасное.

Размеры в плане (в осях) -12×66 м.

Шаг колонн - 6 м,

количество пролетов - 2, размеры пролетов - 6 м.

Сечение колонн - крайних -400×400 мм, средних - 400×400 мм.

По конструктивной жесткости сооружение относится к относительно-жестким сооружениям, по таблице МУ, определяем предельные деформации основания:

1. Относительная разность осадок = 0,002.

. Максимальная осадка =10 см.

2. Оценка грунтовых условий участка застройки

На площадке пробурены 3 скважины глубиной 20 м на расстоянии 50 м и 55 м. По результатам бурения установлен следующий порядок залегания ИГЭ:

Слой-1 - Насыпной слой грунта

ИГЭ-2 - Суглинок с песчаными прослойками

ИГЭ-3 - Песок мелкий илистый

ИГЭ-4 - Глина иловатая

ИГЭ-5 - Песок крупнозернистый.

Оцениваем каждый инженерно-геологический элемент (ИГЭ) и определяем ИГЭ, пригодные для использования их в качестве естественного основания и для опирания свайных фундаментов.

По приведенным основным показателям физических свойств определяются производные показатели по формулам

. Плотность сухого грунта

, г/см³

ρ_d,2 = 1,78/(1+0,22)=1,46 г./см³

ρ_d,3 = 1,83/(1+0,2)=1,52 г./см³

ρ_d,4 = 1,96/(1+0,28)=1,53 г./см³

ρ_d,5 = 2,02/(1+0,2)=1,68 г./см³

. Коэффициент пористости

е₂ = (2,67/1,46) - 1=0,83

е₃ = (2,65/1,52) - 1=0,74

е₄ = (2,7/1,53) - 1=0,76

е₅ = (2,65/1,68) - 1=0,58

. Пористость

₂ = 1 - (1,46/2,67)=0,45₃ = 1 - (1,52/2,65)=0,42₄ = 1 - (1,53/2,7)=0,44₅ = 1 - (1,68/2,65)=0,366

. Степень влажности

₂ = (0,22×2,67)/(0,83×1)=0,7 ₃ = (0,2×2,65)/(0,74×1)=0,71 ₄ = (0,28×2,7)/(0,76×1)=0,99 ₅ = (0,2×2,65)/(0,58×1)=0,91

. Число пластичности

_p,2 = 0,29-0,2=0,09_p,4 = 0,4-0,22=0,18

. Показатель текучести

_L,2 = (0,22-0,2)/0,09=0,22_L,4 = (0,28-0,22)/0,18=0,34

. Удельный вес

 кН/м³

γ₁ = 10×1,6=16

γ₂ = 10×1,78=17,8

γ₃ = 10×1,83=18,3

γ₄ = 10×1,96=19,6

γ₅ = 10×2,02=20,2

Результаты расчетов и анализа характеристик каждого инженерно-геологического элемента сводятся в таблицу.

г/см ³

г/см³еnЕ

Анализ инженерно-геологических условий площадки строительства показывает, что грунты насыщенны водой из-за высокого уровня залегания подземных вод. Под насыпным слоем залегает суглинок с песчаными прослойками, слой 2 средне-сжимаемый (r_d =1,46 г/см³; Е = 8,5 МПа), может быть рекомендуемый к использованию в качестве естественного основания для фундаментов. Он подстилается песком мелким илистым, слой 3 средне-сжимаемый (r_d = 1,52 г/см³; Е = 11 МПа), который является также хорошим основанием для столбчатых фундаментов и свайных фундаментов. Слой 4, - глина иловатая является хорошим основанием под фундаменты. Принимаем в качестве несущего слой 2 (песчаная подушка) средне-сжимаемый для столбчатых фундаментов или 4 слой для свайных фундаментов из буронабивных свай.

3. Проектирование фундаментов мелкого заложения

К фундаментам мелкого заложения относятся: ленточные, столбчатые, плитные и др. Их назначение - передача нагрузки от сооружения на естественные или искусственные основания.

При проектировании определяются конструкция и размеры фундаментов, глубина заложения подошвы, производится расчет оснований по деформациям. По выполненным расчетам производится конструирование. В данном курсовом проекте под промышленное здание проектируем столбчатые фундаменты.

3.1 Глубина заложения подошвы фундаментов

Зависит от целого ряда факторов:

. Фундамент заглубляется на отметку - 4,2 м.

. Глубина сезонного промерзания грунта. Подошва фундамента заглублена ниже глубины промерзания не менее чем на 0,1 м.

Расчетную глубину сезонного промерзания определяют по формуле:

d_f = k_h d_fn

где d_fn - нормативная глубина промерзания;

k_h - коэффициент, который учитывает влияние теплового режима сооружения.

Для г. Львов нормативная глубина промерзания равна 0,8 м,_h =0,5 (таблица 7.1)

d_f = 0,5 ´ 0,8 = 0,4 м

Т.к. в проекте есть подвал, то уровень заложения подошвы фундамента принимаем d_n=4,2+1,5+0,2-0,6=5,3 м, что значительно больше глубины промерзания грунта.

. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия строительной площадки.

Грунты, залегающие в соответствии с проектной отметкой 5,3 м, не обладают достаточной прочностью и не могут быть использованы как несущие, под подошвой фундамента запроектирована песчаная подушка из крупнозернистого песка плотностью ρ_d=1,65 т/м³ и расчетным сопротивлением .

3.2 Расчет фундаментов

- Определяем площадь подошвы А, м² по формуле:

где - условное расчетное сопротивление для предварительных расчетов принимается по таблице 5.3; М.У. R₀=300 кПа.

- среднее значение удельного веса фундамента и грунта на его обрезах.

- глубина заложения подошвы фундамента, м м

Нагрузки на обрезе фундаментов составляют:

Площадь центрально нагруженного отдельно стоящего фундамента определяется по формуле:

, принимаем м²

l×b=2,1×1,8 м

ступень l×b=1,5×0,9 м

Объем бетона V=2,3 м³

Вес =2,3 м³×25 кН/ м³=57,5 кН

Подколонник для колонн сечением 400×400 мм имеет размеры:

высота 900 мм

поперечный разрез 900×900 мм

глубина 800 мм

размер стакана внизу 500×500 мм, вверху 550×550 мм

Площадь внецентренно нагруженных фундаментов определяются по формуле

, принимаем м²

l×b=2,4×2,1 м

ступень l×b=1,5×1,5 м

Объем бетона V=2,9 м³

Вес =2,9 м³×25кН/ м³=72,5 кН

Зная размеры фундамента, проверяем давление по подошве:

=300 кПа = 300 кН/ м²

Условие выполняется

Максимальное и минимальное давления под краем фундамента мелкого заложения при действии момента сил относительно одной из главных осей для прямоугольных фундаментов определяется по формуле:

Где - момент сопротивления подошвы фундамента, м³;

- эксцентриситет равнодействующей вертикальной нагрузки относительно центра подошвы фундамента, м;

l - размер подошвы фундамента в направлении действия момента, м.

)        м;

кН/м²;

 кН/м²;

условие выполняется;

 условие выполняется.

) м;

кН/м²;

 кН/м²;

условие выполняется;

 условие выполняется.

3.3 Определение осадок оснований интегральным методом на основе закона Гука

Интегральным этот метод называется потому, что он учитывает целый единый объем зоны деформации, в пределах которого действуют эффективные давления, вызывающие деформацию грунта. Граница объема зоны деформации определяется равенством нулю эффективных давлений и вызываемых ими деформаций.

Конечная осадка однослойного основания:

Где: k - коэффициент, принимаемый по графику (рис. 8.4 МУ);

- среднее значение эффективного давления в пределах зоны деформаций,

Эффективное давление действует в пределах зоны деформаций и вызывает деформацию грунта, определяемую по формуле:

)  кПа;

)  кПа;

где Р - среднее давление в подошве фундамента;

- структурное сопротивление грунта уплотнению, значение которого зависит от природы и прочности связей на контактах между частицами грунта

и определяется по графикам (на рис 4.1 МУ) плотность песка ;

) кПа;

)  кПа;

- глубина зоны деформации, определяемая по формуле:

Коэффициент =1,2 при =200 кПа, =1,5 при =300 кПа.

)        кПа, отсюда

)        кПа, отсюда

 при т/м³

 при т/м³  при т/м³

) м

) м

Коэффициент при =1, ; при =2,

) , отсюда

) , отсюда

- среднее значение модуля деформации грунта в пределах зоны деформации, определяемое по графику 4.2 МУ, в обоих случаях кПа, т.к. Е песка = 12 мПа.

Осадка основания равна:

)       

)       

Условие выполняется.

здание фундамент свайный грунтовый

4.1 Определение несущей способности сваи

- Определяем длину сваи, исходя из следующих условий:

а) ее подошва должна быть заглублена не менее 0,5-1,0 м в несущий слой ().

б) над дном котлована сохраняется недобитый участок сваи длиной 0,5 м, для последующего сопряжения ее с ростверком.

Несущий слой 4 Глина иловатая, отметка подошвы сваи 30,5 м по геологическому разрезу в соответствии с геологическим разрезом. Длина сваи вычисляется по формуле:

где -заглубление сваи в грунт, принятый за основание;

а - длина верхнего конца сваи, равного 0,5 м и расположенного выше дна котлована.

Принимаем сваю марки С8-30.

Определяем несущую способность свай.

Для этого вычерчиваем

а) геологический разрез с параметрами оснований.

б) участок котлована с отметкой глубины заложения фундамента.

в) продольный разрез сваи.

Несущую способность висячих свай (свай трения) определяется по формуле:

где: - коэффициенты условий работы сваи, грунта под подошвой и по боковой поверхности, по таблице 9.4 МУ, .

R - расчетное сопротивление грунта под подошвой сваи,  по таблице 9.2 МУ R= 2900 кПа.

А - площадь (м²), 0,3×0,3=0,09 м²

u - периметр (м) поперечного сечения сваи, u = 4d =4×0,3=1,2 м.

 - толщина условного слоя, на которые делятся И.Г.Э, пройденные сваей, принимается не более 2 м;

- расчетное сопротивление трению грунта по боковой поверхности сваи, , по таблице 9.3 МУ.

Определяем сопротивление сваи по боковой поверхности в табличной форме:

Таблица

1669,9

Расчетная вертикальная нагрузка на сваю определяется по формуле:

895,2/1,4=639,43 кН.

где - коэффициент надежности, принимаемый равным 1,4.

Определение сопротивления сваи по материалу на сжатие для железобетонных свай:

=0,55 по т. 9.5. - коэффициент продольного изгиба;

=1 - коэффициент условий работы;

А=0,3×0,3=0,09 м² - площадь поперечного сечения сваи;

=400000 кПа - расчетное сопротивление сжатию арматуры по т. 9.7;

=3,14×0,022²=0,00152 м² - площадь сечения рабочей арматуры Ø22 мм;

условие выполняется.

Количество свай в свайном фундаменте:

Для крайнего ф-та: 1,1×700/639,43=1,2

Для среднего ф-та: 1,1×900/639,43=1,55

Исходя из конструктивных соображений и действия момента принимаем:

Для крайнего фундамента - 2 сваи, для среднего фундамента - 2 сваи.

где N-расчетная нагрузка на фундамент от сооружения, кН;

,1 - коэффициент, учитывающий массу ростверка.

Минимальное расстояние между осями смежных свай принимается 3d= 3×0,3=0,9 м.

5. Технико-экономическое обоснование принятых вариантов устройства фундаментов

Для окончательного выбора проектного решения оснований и фундаментов необходимо рассмотреть все разработанные варианты с точки зрения их технико-экономической целесообразности.

Сравнение вариантов фундаментов по стоимости

Данный курсовой проект разрабатывался с целью научиться правильно оценивать инженерно-геологические условия и совместную работу оснований, фундаментов и надфундаментной конструкции. Проектирование заключалось в выборе основания, основных размеров фундаментов. На основе конкретного расчета можно сделать вывод, что устройство столбчатых фундаментов есть более рациональным и экономичным.

Используемая литература

1.   Методические указания А.И. Догадайло «Проектирование оснований и фундаментов» г. Киев 1993 г.

2.       ДСТУ Б.В.2 1-2-96. Грунти. Класифікація. - Укрархбудінформ - Київ 1997. - 42 с.

3.       ДБН В.1.2-2:2006. Нагрузка и воздействия. Нормы проектирования. Минстрой Украины, - Киев. 2006. - 80 с.

.        Проектування основ та фундаментів: Навч. посібник / А.І. Догадайло.-К.: НМК ВО, 1993. - 136 с.